Методы измерений: понятие об измерениях, классификация, и характеристика

1. Методы измерений: понятие об  измерениях, классификация, и характеристика.

Каждый день в повседневной жизни люди сталкиваются с необходимостью измерений, будь то время, расстояние, вес и многое другое. Также без измерений не могут существовать все технические отрасли. Метрология как наука занимается измерениями физических величин. В основе любого измерения лежит сравнение исследуемой физической величины с аналогичной величиной определенного размера, принятой за единицу. Суть измерения состоит в определении числового значения физической величины. Этот процесс называют измерительным преобразованием, подчеркивая связь измеряемой физической величины с полученным числом. Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, заключающихся в сравнении (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей с целью получения этой величины в форме, наиболее удобной для использования.

Для измерения физической величины необходимо создать ряд условий: возможность выделения измеряемой величины среди других величин; возможность установления единицы, необходимой для измерения выделенной величины; возможность материализации (воспроизведения и хранения) установленной единицы техническими средствами; возможность сохранения неизменным размера единицы (в пределах установленной точности) как минимум на срок, необходимый для измерений. Измерения могут быть классифицированы следующим образом:

1. По характеристике точности измерения делятся на равноточные и неравноточные.

Равноточными измерениями физической величины называется ряд измерений некоторой величины, сделанных при помощи средств измерений, обладающих одинаковой точностью, в идентичных исходных условиях.

Неравноточными измерениями физической величины называется ряд измерений некоторой величины, сделанных при помощи средств измерения, обладающих разной точностью, и (или) в различных исходных условиях.

Неравноточные измерения обрабатывают с целью получения результата измерений только в том случае, когда невозможно получить ряд равноточных измерений.

2. По количеству измерений измерения делятся на однократные и многократные.

Однократное измерение – это измерение одной величины, сделанное один раз. Однократные измерения на практике имеют большую погрешность, в связи с этим рекомендуется для уменьшения погрешности выполнять измерения такого типа минимум три раза, а в качестве результата брать их среднее арифметическое.

Многократные измерения – это измерение одной или нескольких величин, выполненное четыре и более раз. Многократное измерение представляет собой ряд однократных измерений. Минимальное число измерений, при котором измерение может считаться многократным, – четыре. Результатом многократного измерения является среднее арифметическое результатов всех проведенных измерений. При многократных измерениях снижается погрешность.

3. По типу изменения величины измерения делятся на статические и динамические.

Статические измерения – это измерения постоянной, неизменной физической величины. Примером такой постоянной во времени физической величины может послужить длина земельного участка, измерение диаметра детали при нормальной температуре.

Динамические измерения – это измерения изменяющейся, непостоянной физической величины. Например, измерение переменного напряжения электрического тока.

4. По предназначению измерения делятся на технические и метрологические.

Технические измерения – это измерения, выполняемые техническими средствами измерений с целью получения информации о свойствах материальных объектов, процессов и явлений окружающего мира. Их производят, как пример, для контроля и управления экспериментальными разработками, контроля технологических параметров продукции или всевозможных производственных процессов, управления транспортными потоками, в медицине при постановке диагноза и лечении, контроля состояния экологии и др.

Метрологические измерения – это измерения, выполняемые с использованием эталонов и образцовых средств измерений с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера рабочим средствам измерений.

5. По способу представления результата измерения делятся на абсолютные и относительные.

Абсолютные измерения – это измерения, которые выполняются посредством прямого, непосредственного измерения основной величины и (или) применения физической константы. Например, измерение силы с помощью динамометра будет относительным измерением, а ее измерение путем использования физической константы g (ускорение всемирного тяготения) и мер массы (основной величины SI) — абсолютным. Относительные измерения – это измерения, при которых вычисляется отношение однородных величин, причем числитель является сравниваемой величиной, а знаменатель – базой сравнения (единицей). Результат измерения будет зависеть от того, какая величина принимается за базу сравнения. Внедрение и метрологическое обеспечение относительных измерений, как правило, являются наилучшим решением многих измерительных задач, поскольку они являются более простыми, точными и надежными, чем абсолютные измерения.

6. По методам получения результатов измерения делятся на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения – это измерения, выполняемые при помощи мер, т. е. измеряемая величина сопоставляется непосредственно с ее мерой. Например, измерение длины детали микрометром, силы тока амперметром, массы на весах.

Косвенные измерения – это измерения, при которых значение измеряемой величины вычисляется при помощи значений, полученных посредством прямых измерений, и некоторой известной зависимости между данными значениями и измеряемой величиной. Например, определение объема прямоугольного параллелепипеда по значениям его ширины, длины и высоты.

Совокупные измерения – это измерения, результатом которых является решение некоторой системы уравнений, которая составлена из уравнений, полученных вследствие измерения возможных сочетаний измеряемых величин. Например, определение значений массы отдельных гирь набора по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь подтверждает, что определению соответствуют не измерения, а специальные исследования, направленные на поиск погрешностей ряда мер массы.

Совместные измерения – это измерения, в ходе которых измеряется минимум две неоднородные физические величины с целью установления существующей между ними зависимости. Примерами таких измерений могут быть комплексные измерения электрических, силовых и термодинамических параметров электродвигателя, а также измерения параметров движения и состояния транспортного средства (скорость, запас горючего, температура двигателя и др.).

Выделяют следующие основные характеристики измерений:

1) метод, которым проводятся измерения;

2) принцип измерений;

3) погрешность измерений;

4) точность измерений;

5) правильность измерений;

6) достоверность измерений.

1) Метод измерений – это способ или комплекс способов, посредством которых производится измерение данной величины, т. е. сравнение измеряемой величины с ее мерой согласно принятому принципу измерения. Здесь под принципом измерений понимается физическое явление или эффект, положенные в основу измерения тем или иным типом средств измерений. Например, применение сипы тяжести при измерении массы взвешиванием.

Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.

Различают следующие основные методы измерений: непосредственной оценки, сравнения с мерой, дифференциальный, нулевой, контактный и бесконтактный.

Непосредственный метод - метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Например, измерение размера с помощью штангенциркуля или микрометра, силы электрического тока амперметром и т. п.

Метод сравнения с мерой - метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известными значениями).

Нулевой метод измерений - метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры доводят до нуля. Например, измерение сопротивления с помощью моста сопротивлений.

Метод измерения замещением - метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замешают известной величиной, воспроизводимой мерой. Например, на чашку весов, предназначенную для взвешивания массы, устанавливают полный комплект гирь и уравновешивают весы произвольным грузом. Затем на чашку с гирями помещают взвешиваемую массу и снимают часть гирь для восстановления равновесия. Суммарное значение массы снятых гирь соответствует значению взвешиваемой массы (способ Д.И. Менделеева).

Метод измерений дополнением - метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор воздействовала сумма, равная заранее заданному значению.

Дифференциальный метод измерений - метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от измеряемой величины, при котором измеряется разность между этими двумя значениями.

Контактный метод измерений - метод, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Например, контроль температуры термометром.

Бесконтактный метод измерений - метод, основанный на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения. Например, измерение температуры пирометром.

Выбор того или иного метода измерений определяется назначением их результатов и требованиями к точности.

2) Принцип измерений – это некое физическое явление или их комплекс, на которых базируется измерение. Например, измерение температуры основано на явлении расширения жидкости при ее нагревании (ртуть в термометре).

3) Погрешность измерения – это разность между результатом измерения величины и настоящим (действительным) значением этой величины. Погрешность, как правило, возникает из-за недостаточной точности средств и методов измерения или из-за невозможности обеспечить идентичные условия при многократных наблюдениях.

4) Точность измерений – это характеристика, выражающая степень соответствия результатов измерения настоящему значению измеряемой величины. Количественно точность измерений равна величине относительной погрешности в минус первой степени, взятой по модулю.

5) Правильность измерений – это качественная характеристика измерения, которая определяется тем, насколько близка к нулю величина постоянной или фиксировано изменяющейся при многократных измерениях погрешности (систематическая погрешность). Данная характеристика зависит, как правило, от точности средств измерений.

6) Основная характеристика измерений – это достоверность измерений.

Достоверность измерений – это характеристика, определяющая степень доверия к полученным результатам измерений. По данной характеристике измерения делятся на достоверные и недостоверные. Достоверность измерений зависит того, известна ли вероятность отклонения результатов измерения от настоящего значения измеряемой величины. Если же достоверность измерений не определена, то результаты таких измерений, как правило, не используются. Достоверность измерений ограничена сверху погрешностью измерений.

2. Правила заполнения сертификата соответствия.

Для того, чтобы подтвердить соответствие продукции или доказать, что услуги соответствуют всем необходимым и установленным требованиям на территории Российской Федерации, был введен сертификат соответствия на продукцию. Сертификат соответствия ГОСТ Р – это документ, который подтверждает то, что продукция была проверена независимой организацией (аккредитованным органом по сертификации), и было доказано ее соответствие требованиям технического регламента, либо стандарта, договора, технических условий и др. нормативных документов. Выдается он согласно схеме сертификации, которая и диктует некоторые правила.

При заполнении данного документа стоит жестко придерживаться установленных для этого требований по заполнению бланков сертификатов соответствия, которые разработаны Госстандартом РФ (Постановление от 17.03.1998 N 12 (ред. от 12.05.2009) "Об утверждении правил по сертификации "Система сертификации ГОСТ Р. Формы основных документов, применяемых в Системе"). Сертификаты соответствия и приложения к ним оформляют на официальных пронумерованных бланках, являющихся защищенной от подделок полиграфической продукцией уровня защиты "В", изготавливаемых и выдаваемых органам по сертификации Системы ГОСТ Р в установленном порядке и подлежащих строгому учету.

Бланки сертификатов являются документами строгой отчетности и выдаются органам по сертификации Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии в установленном порядке.

1. Первым шагом, будущему сертификату выдается регистрационный номер. Регистрационный номер сертификата в общем виде выглядит так РОСС АА. ББББ. ВГГГГГ и содержит в себе:
• РОСС – указывает на то, что данная продукция или товар прошли сертификацию в России;
• АА. – указывает на страну, в которой был произведен продукт. Все обозначения стран занесены в общероссийский буквенный классификатор, например RU-Россия, UA-Украина, IT-Италия и т.д.;
• ББББ. – здесь содержится информация об органе, который выдал настоящий сертификат соответствия. Сокращенный вариант названия органа состоит из пары букв на первом месте и следом за ними пары цифр, например МН03;
• В – обозначает код типа предмета сертификации, распишем что означает каждая буква:
• А – продукция прошла сертификацию согласно обязательным требованиям, относится к единичному изделию или партии.
• В - продукция прошла сертификацию согласно обязательным требованиям, относится к серийному производству.
• С - продукция прошла сертификацию согласно нормативным документам, относится к единичному изделию или партии.
• Н - продукция прошла сертификацию согласно нормативным документам, относится к серийному производству.
• Е – относится к транспортному средству, которое получает ОТТС.
• ГГГГГ – порядковый номер сертификата соответствия внутри органа по сертификации, который выдает данный документ.
2. «Срок действия» сертификата соответствия указывает на дату начала действия данного сертификата (она указывается обязательно) и на дату окончания действия сертификата. Максимальный срок действия равен трем годам, все зависит от схемы сертификации. Если в поле окончания срока действия документа стоит прочерк, то это означает, что сертификат выдан только на партию некой продукции и срок его действия равен сроку годности этой продукции.
3. В графе «Орган по сертификации» указываются регистрационный номер и полное название органа, выдавшего данный сертификат соответствия. Так же данное поле содержит контактный данные, такие как телефон и адрес органа.
4. Собственно поле «Продукция» содержит в себе информацию о предмете сертификации, это полное название, номер контракта, инвойса, объем партии или указание на серийный выпуск.
5. Пункт «Соответствует требованиям нормативных документов» содержит в себе информацию, на соответствие каким именно требованиям подверглась продукция при испытаниях.
6. Пункт «Изготовитель» повествует о полном названии производителя сертифицируемой продукции, а так же содержит его юридический почтовый адрес.
7. «Сертификат выдан» - указывается информация о фирме, которой выдается настоящий сертификат, это может быть, как и фирма-изготовитель, так и любая другая. Содержит название, юр. адрес и ИНН (для России), по возможности контактный телефон.
8. Пункт «На основании» содержит перечень документов, наличие которых дало основание органу выписать настоящий СС. К таким документам относятся различные протоколы испытаний, декларации о соответствии и другие сертификаты (ИСО, TUV).
9. Строка «Дополнительная информация» может содержать любую полезную информацию, наиболее часто тут указывается схема сертификации.
10. Поле «Код ОКП» содержит 6 цифр, классифицирующих продукцию согласно общероссийскому классификатору продукции, которое обязательно к заполнению всегда. На его основе устанавливаются нормативные документы для выдачи сертификата.
11. Поле «Код ТН ВЭД». Если товар не пересекает границу, то заполнение данного пункта не обязательно. Это десятизначный номер товара согласно товарной номенклатуре внешнеэкономической деятельности.